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第四章: 第四章:为被控对象的输出建立 ADAMS 模型 本章主要内容: 为 Plant Export 建立模型的步骤 ADAMS 变量的类型 建立输入状态变量 建立输出状态变量 建立被控对象的输入与输出 在被控对象的输入或输出中状态变量的顺序 为 Plant Export 指定被控对象的输入输出 练习二:建立状态变量

为 Plant Export 建立模型

的步骤 为了输出被控对象的模型,必须定义被控对象的输入输出。 按照下面的步骤去做: 1.建立状态变量,而这些状态变量就是被控对象的输入输出。 2.建立 Plant Inputs 和 Plant Outputs,它们中都包含了第一步建立的状态变量。 3.在 ADAMS/Controls 下的 Plant Export 对话框中输入专门的 Plant Inputs 和 Plant Outputs,就可以输出被控对象文件。 ADAMS Plant Plant Input Plant Output

都包含一系列的状态变量

ADAMS 中的变量类型 ADAMS/Solver 变量 说 真正的状态变量,其值在每 明 一步仿真中都要计算。 ADAMS/Solver 变量的值可 以是在 ADAMS function builder 中创建的任何函数。 ADAMS/View 变量 只是一个预处理的实体。它仅仅是对于要素 参数值的一个位置占有者。当生成一个.adm 文件时,这些实体将被评估并被看作是数值 而输入到 Solver 数据表中。ADAMS/View 变量可以是在 ADAMS expression builder 中 创建的任何表达式。

续 ADAMS/Solver 变量 别 ADAMS/Variable(在 A/View 名 database navigator 中) Variable(在 A/View 菜单 State Variable build 下的 system elements 中) VARIABLE(在 ADAMS/Solver 的数据表中) ADAMS/View 变量 Variable(在 A/View database navigator 中) Design Variable(在 A/View 菜单 build 下的 system elements 中)

建立输入状态变量 输入变量 建立状态变量以控制输入。 ·设置 function=0(通常) ·如果要进行初始静态仿真,则要设置初始值

将输入状态变量赋值给激励者 将输入状态变量赋值给激励者

使用 VARVAL 函数将定义被控对象输入的状态变量赋值给模型中的激励者 (例如:力)。

建立输出状态变量 建立正确的运行时间表达式,向 CSS 提供一个输出。 例如:方位角,仰角

创建 Plant Input 和 Plant Outputs 在 ADAMS 模型中创建 Plant Inputs 和 Plant Outputs,为 ADAMS 被控对象提供 输入和输出。为 ADAMS 被控对象指定一个 Plant Inputs 和一个 Plant Outputs, 他们可以包含多个变量。

ADAMS Plant Plant Input Plant Output

都包含一系列的状态变量

在 Plant Input/Output 基本要素中状态变量的顺序 在 Plant Input/Output 基本要素中状态变量的顺序非常重要,因为它决定了在 CSS 中必须定义的变量顺序。

为 Plant Export 指定被控对象的输入输出 只要创建了 Plant Inputs 和 Plant Outputs,就把它们引入 Plant Export 对话框中。 使用 plant inputs 和 outputs 代替状态变量,允许用户更直接的编辑被控对象的输 入及输出(例如:对于数量众多的状态变量,使用 Plant Input/Output 就能编 辑,而用不着在 Plant Export 对话框中一个一个的输入)。

练习二:建立状态变量及 Plant Inputs/Outputs 练习二: 在本次练习中,将建立一个模型控制球在平衡装置上的位置。因此,需要为这 个 ball_beam 模型的非线性输出,创建状态变量及一个 plant input 和 plant output (下面就是一般步骤,若要精确步骤请查看附录)。 1.从 ADAMS/Controls 中打开 Workshop2-General 文件夹中的‘ball_beam.cmd’ 文件。 2.对球和横板模型进行 10 秒 200 步的仿真—球会从板上掉下来,因为横板有 一个初始速度。 我们将试图通过控制一个加在横板上的力矩,而让球平衡 在横板中心外的某一点上。 3.创建 3 个状态变量,他们将用于被控对象(这个机械系统)的通信。由于你 将要使 ADAMS 模型与现有的控制系统兼容,所以要使用下面的 3 个状态变 量名: Beam_Angle Position Torque_In 4.这 3 个变量中有 2 个是被控对象的输出,按照下面的函数定义变量: Beam_Angle=在前视图中横板的 w.r.t.水平角度:AZ(.ball_beam.beam.cm) Position=球的质心沿着横板上表面的位置,初始值为 0,其值向右增长: DX(.ball_beam.ball.cm, ball_beam.beam.ref, ball_beam.beam.ref) 5.对模型再次进行 10 秒 200 步的仿真,然后在 PostProcessor 查看 Beam_Angle 和 Position 变量的值看上去是否正确。 6.给 Torque_In 状态变量指定一个值(例如,torque=5)。下一步将要把这个 值与加在横板上力矩连建立联系。 7.让横板上的力矩(Sforce SFO)从状态变量 Torque_In 上得到它的值。在 Sforce 的函数定义中使用 VARVAL()便可达到目的。 8.对系统进行仿真,横板将在提供的力矩作用下旋转。在状态变量中改变力矩 的值并再次仿真,确认变量值被力矩 SFO1 获得。 9.依次打开 Build System Elements State Variable Modify,将状态变量 Torque_In 的值改回到零。

Controls Toolkit Plant Input,创建一个 Plant Input。 Plant Input Name: MDI_PINPUT Variable Name: Torque_In 11. Build Controls Toolkit Plant Output,创建一个 Plant Output。 Plant Output Name: MDI_POUTPUT Variable Name: Beam_Angle, Position 注意:看你的输出中变量顺序是否正确(它们必须和现有的控制模同 步)。 12. 输出被控对象,使用 Controls Plant Export File Prefix = ball_test Plant Input = MDI_PINPUT Plant Output = MDI_POUTPUT Control Package = MATLAB 13. 打开 MATLAB。 14. 键入‘ball_test ’—我们刚刚从 ADAMS 中输出的.m 文件—这将创建在 MATLAB 中所需要的状态变量。 15. 键入‘adams_sys’—这个将创建一个 plant,你能够在 MATLAB 中使用 它。 16. 选择 File Open,打开 ball_beam.mdl。这将打开预先做好的 MATLAB 控 制示意图。从‘adams_sys’中将 plant 复制到这个 ball beam 控制模型中。 现在,在你使用 MATLAB 仿真这个结合的控制/机械系统前,先设置仿真环 境: 17. 设置仿真参数(Simulation Simulation Parameters): End time=4 秒 Solver=ode15s(stiff integrator) 接下来,设置 ADAMS plant 属性 18. 双击‘Mechanical Dynamics’模块。 19. 设置‘Output files’的前缀名为‘ball_results’ 注意:确认有引号 (‘’) 20. 设置 simulation mode 为 discrete 21. 设置 animation mode 为 interactive 22. 选择‘ok’保存 23. 对含有 ADAMS 模块的控制系统进行仿真 Simulation Start 24. 在 MATLAB 中查看结果: 如果在 MATLAB 中波形图没有显示,双击‘position’‘force input’等的 示波器标志。 25. 打开 ADAMS/PPT 选择 File Import 26. 选择‘Analysis Files’ 27. 选择‘ball_results.gra’或‘aplant_out.gra’文件(如果你使用了默认的输 出名字) 现在你可以制作机械系统的动画了。

10. Build


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